CN111867185A - 电容预充电电路、led驱动电路及led装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于LED驱动技术领域，提供了一种电容预充电电路、LED驱动电路及LED装置，通过在LED熄灭时，通过电容预充电电路为LED驱动电路的滤波电容预充电，可以有效缩短LED点亮时滤波电容的充电时间，加速点亮LED；在LED点亮时控制电容预充电电路停止为滤波电容预充电，可以有效避免干扰LED正常工作。

Description

电容预充电电路、LED驱动电路及LED装置

技术领域

本发明属于LED技术领域，尤其涉及一种电容预充电电路、LED驱动电路及LED装置。

背景技术

LED具有节能、环保、价格低廉、色彩丰富、性能稳定等诸多优点，广泛应用于LED照明灯、LED交通信号灯、LED显示屏、LED背光源等LED产品。

然而，目前的LED驱动电路的输出端设置有一个与LED并联的容量为10uF以上uf级滤波电容，导致软开关通过LED驱动电路控制LED熄灭之后再点亮，或者，硬开关通过带有记忆功能的LED驱动电路控制LED熄灭之后再点亮时，LED的启动时间受滤波电容的影响而延长，在控制LED以低亮度点亮时，LED的启动时间更长，严重降低了LED的使用体验。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电容预充电电路、LED驱动电路及LED装置，以解决目前软开关通过LED驱动电路控制LED熄灭之后再点亮，或者，硬开关通过带有记忆功能的LED驱动电路控制LED熄灭之后再点亮时，LED的启动时间受滤波电容的影响而延长，在控制LED以低亮度点亮时，LED的启动时间更长，严重降低了LED的使用体验的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种电容预充电电路，应用于LED驱动电路，所述LED驱动电路包括第一驱动电源模块、泄放电阻和滤波电容，所述电容预充电电路包括预充电模块和预充电控制模块；

所述第一驱动电源模块的电源输入端接入第一电源；所述第一驱动电源模块的电流输出端与所述泄放电阻的一端、所述滤波电容的正极和LED模组的电流输入端电连接；所述第一驱动电源模块的电流输出端与所述泄放电阻的另一端、所述滤波电容的负极、所述LED模组的电流输出端和所述预充电模块的输出端电连接；所述第一驱动电源模块的受控端和所述预充电控制模块的受控端与软开关通信连接，或者，所述第一驱动电压模块带有记忆功能，所述第一驱动电压模块的受控端和所述预充电控制模块的受控端与硬开关通信连接；

所述预充电模块的受控端与所述预充电控制模块的输出端电连接；所述预充电控制模块的电源端接入第二电源；

所述软开关或所述硬开关输出第一脉冲宽度调制信号时；所述第一驱动电源模块根据所述第一脉冲宽度调制信号驱动所述LED模组熄灭；所述预充电控制模块根据所述第一脉冲宽度调制信号控制所述预充电模块启动，为所述滤波电容预充电；

所述软开关或所述硬开关输出第二脉冲宽度调制信号时；所述第一驱动电源模块根据所述第二脉冲宽度调制信号驱动所述LED模组点亮；所述预充电控制模块根据所述第二脉冲宽度调制信号控制所述预充电模块关闭。

在一个实施例中，所述预充电模块包括第一分压电阻和第一电子开关管；

所述第一分压电阻的一端为所述预充电模块的输出端，所述第一分压电阻的另一端与所述第一电子开关管的输出端电连接；

所述第一电子开关管的受控端为所述预充电模块的受控端，所述第一电子开关管的输入端接地；

所述预充电控制模块根据所述第一脉冲宽度调制信号控制所述第一电子开关管导通，通过所述第一电子开关管和所述第一分压电阻为所述滤波电容预充电；

所述预充电控制模块根据所述第二脉冲宽度调制信号控制所述第一电子开关管关断。

在一个实施例中，所述预充电控制模块包括第二电子开关管、第二分压电阻、第三分压电阻和第四分压电阻；

所述第二电子开关管的输入端与所述第二分压电阻和所述第三分压电阻的一端电连接，所述第二分压电阻的另一端为所述预充电控制模块的输出端，所述第三分压电阻的另一端为所述预充电控制模块的电源端；

所述第二电子开关管的受控端与所述第四分压电阻的一端电连接，所述第四分压电阻的另一端为所述预充电控制模块的受控端；

所述第二电子开关管的输出端接地；

所述第二电子开关管通过所述第四分压电阻接入所述第一脉冲宽度调制信号时导通，并控制所述预充电模块启动，为所述滤波电容预充电；

所述第二电子开关管通过所述第四分压电阻接入所述第二脉冲宽度调制信号时关断，控制所述预充电模块关闭。

在一个实施例中，所述LED驱动电路还包括第二驱动电源模块和无线通信模块；

所述第二驱动电源模块的电源输入端接入所述第一电源，所述第二驱动电源模块的电源输出端输出所述第二电源；

所述无线通信模块与所述软开关或所述硬开关通信连接，所述无线通信模块的输出端与所述第一驱动电源模块的受控端和所述预充电受控模块的受控端电连接。

在一个实施例中，所述第二驱动电源模块为直流转直流驱动芯片。

在一个实施例中，所述无线通信模块为WiFi模块、蓝牙模块或RF模块。

在一个实施例中，所述LED驱动电路还包括整流模块；

所述整流模块的电源输入端接入交流电源或直流电源，所述整流模块的电源输出端输出所述第一电源。

在一个实施例中，所述整流模块为整流桥或交流转直流驱动芯片。

本发明实施例的第二方面提供了一种LED驱动电路，包括：

上述的电容预充电电路以及所述第一驱动电源模块、所述泄放电阻和所述滤波电容；

或者，上述的电容预充电电路以及所述第一驱动电源模块、所述泄放电阻、所述滤波电容、所述第二驱动电源模块和所述无线通信模块；

或者，上述的电容预充电电路以及所述第一驱动电源模块、所述泄放电阻、所述滤波电容、所述第二驱动电源模块、所述无线通信模块和所述整流模块。

本发明实施例的第三方面提供了一种LED装置，包括：

上述的LED驱动电路；以及

LED模组。

本发明实施例通过提供一种应用于LED驱动电路的电容预充电电路，在LED熄灭时，通过电容预充电电路为LED驱动电路的滤波电容预充电，可以有效缩短LED点亮时滤波电容的充电时间，加速点亮LED；在LED点亮时控制电容预充电电路停止为滤波电容预充电，可以有效避免干扰LED正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电容预充电电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的电容预充电电路的电路原理图；

图3是本发明实施例提供的LED驱动电路的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的LED驱动电路的电路原理图；

图5是本发明实施例提供的LED装置的电路原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

如图1所示，本实施例提供一种电容预充电电路10，应用于LED驱动电路20，LED驱动电路20包括第一驱动电源模块21、泄放电阻R1和滤波电容C，电容预充电电路10包括预充电模块11和预充电控制模块12。

在应用中，电容预充电电路可以属于LED驱动电路的一部分，也可以作为独立于LED驱动电路之外存在的附加功能电路。电容预充电电路和LED驱动电路可以共同集成设置于同一电路板，电路板可以是印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)。

在应用中，泄放电阻的阻值大小和滤波电容的容量大小可以根据实际需要进行设定，滤波电容的容量通常为uf级的10uF以上，即10uF～1F之间，滤波电容可以为电解电容。

如图1所示，在本实施例中，电容预充电电路10和LED驱动电路20中各部件之间的连接关系如下：

第一驱动电源模块21的电源输入端接入第一电源；第一驱动电源模块21的电流输出端与泄放电阻R的一端、滤波电容C的正极和LED模组30的电流输入端电连接；第一驱动电源模块21的电流输出端与泄放电阻R1的另一端、滤波电容C的负极、LED模组30的电流输出端和预充电模块11的输出端电连接；第一驱动电源模块21的受控端和预充电控制模块12的受控端与软开关通信连接，或者，驱动电压模块21带有记忆功能，驱动电压模块21的受控端和预充电控制模块12的受控端与硬开关通信连接；

预充电模块11的受控端与预充电控制模块12的输出端电连接；预充电控制模块12的电源端接入第二电源。

在应用中，第一电源和第二电源均为直流电源，第一驱动电源模块将第一电源的电流转换至LED模组的工作电流范围内。第二电源的电压处于电容预充电电路的工作电压范围内。第一驱动电源模块带有记忆功能是指，在第一驱动电源模块驱动LED模组点亮后熄灭并再次驱动LED模组点亮时，仍然以前一次驱动LED模组点亮的输出电流驱动LED模组，使LED模组前后两次点亮时显示的亮度相同。第一驱动电源模块可以通过直流转直流驱动(DC-DC Driver)芯片来实现。

在应用中，软开关(Soft-Switching)的开/关过程是将电流或电压先降到零，电压或电流再缓慢上升到断态值，开/关操作的损耗近似为零；硬开关((Hard-Switching)的开/关过程是在开通时开关的电流上升和电压下降同时进行；关断时电压上升和电流下降同时进行。

在应用中，电连接是指通过电缆线、信号线、数据线等实现的用于传输电流信号、电压信号、脉冲信号、电载波信号等的实体连接；通信连接是指通过有线通信方式或无线通信方式实现的实体或无线连接；其中，有线通信方式可以是电连接，无线通信方式可以是通过WiFi模块、蓝牙模块、RF模块、ZigBee模块等实现的无线连接。

本实施例所提供的电容预充电电路的工作原理为：

软开关或硬开关输出第一脉冲宽度调制信号时；第一驱动电源模块21根据第一脉冲宽度调制信号驱动LED模组30熄灭；预充电控制模块12根据第一脉冲宽度调制信号控制预充电模块11启动，为滤波电容C预充电；

软开关或硬开关输出第二脉冲宽度调制信号时；第一驱动电源模块21根据第二脉冲宽度调制信号驱动LED模组30点亮；预充电控制模块12根据第二脉冲宽度调制信号控制预充电模块11关闭。

在应用中，第一脉冲宽度调制信号用于控制第一驱动电源模块将LED模组的亮度调整为0，即驱动LED模组熄灭，第一脉冲宽度调制信号还用于通过预充电控制模块控制预充电模块启动，为滤波电容C预充电；第二脉冲宽度调制信号用于控制第一驱动电源模块驱动LED模组点亮，第二脉冲宽度调制信号的占空比决定了驱动LED的亮度，第二脉冲宽度调制信号还用于通过预充电控制模块控制预充电模块关闭，停止为滤波电容C预充电，避免对LED模组的正常工作状态造成干扰。

如图2所示，在本实施例中，电容预充电电路10中的预充电模块11包括第一分压电阻R2和第一电子开关管Q1，预充电控制模块12包括第二电子开关管Q2、第二分压电阻R3、第三分压电阻R4和第四分压电阻R5。

在应用中，第一分压电阻～第四分压电阻可以根据实际需要进行选择，只要能满足相应的功能需求即可。第一电子开关管和第二电子开关管可以根据实际需要选择，例如，三极管、场效应管等晶体管。

在本实施例中，第一电子开关管为场效应管，第二电子开关管为三极管。

如图2所示，在本实施例中，电容预充电电路10中各电子器件的连接关系如下：

第一分压电阻R2的一端为预充电模块11的输出端，第一分压电阻R2的另一端与第一电子开关管Q1的输出端电连接；

第一电子开关管Q1的受控端为预充电模块11的受控端，第一电子开关管Q1的输入端接地；

第二电子开关管Q2的输入端与第二分压电阻R3和第三分压电阻R4的一端电连接，第二分压电阻R3的另一端为预充电控制模块12的输出端，第三分压电阻R4的另一端为预充电控制模块12的电源端；

第二电子开关管Q2的受控端与第四分压电阻R5的一端电连接，第四分压电阻R5的另一端为预充电控制模块12的受控端；

第二电子开关管Q2的输出端接地。

本实施例所提供的电容预充电电路的工作原理为：

预充电控制模块12根据第一脉冲宽度调制信号控制第一电子开关管Q1导通，通过第一电子开关管Q1和第一分压电阻R2为滤波电容C预充电；

预充电控制模块12根据第二脉冲宽度调制信号控制第一电子开关管Q1关断；

第二电子开关管Q2通过第四分压电阻R5接入第一脉冲宽度调制信号时导通，并控制预充电模块11启动，为滤波电容C预充电；

第二电子开关管Q2通过第四分压电阻R5接入第二脉冲宽度调制信号时关断，控制预充电模块11关闭。

在应用中，第二电子开关的受控端通过第四分压电阻接入第一脉冲宽度调制信号时，第二电子开关导通，使得第一电子开关管导通，电流经第二分压电阻和第一分压电阻为滤波电容充电，使滤波电容预充电；第二电子开关的受控端通过第四分压电阻接入第二脉冲宽度调制信号时，第二电子开关关断，使得第一电子开关管关断。

如图3所示，在本实施例中，LED驱动电路20还包括第二驱动电源模块22、无线通信模块23和整流模块24。

在应用中，整流模块将交流电源或直流电源转换为直流电源，即第一电源。交流电源可以为市电交流电源。第二驱动电源模块将第一电源的电压转换至无线通信模块和预充电控制模块的工作电压范围内，即将第一电源转换为第二电源。整流模块可以通过整流桥或交流转直流驱动芯片实现，第一驱动电源模块可以通过直流转直流驱动芯片来实现，无线通信模块可以通过WiFi模块、蓝牙模块、RF模块或ZigBee模块来实现。

如图3所示，在本实施例中，LED驱动电路20中各部件的连接关系如下：

第二驱动电源模块22的电源输入端接入第一电源，第二驱动电源模块22的电源输出端输出第二电源；

无线通信模块23与软开关或硬开关通信连接，无线通信模块23的输出端与第一驱动电源模块21的受控端和预充电受控模块12的受控端电连接；

整流模块24的电源输入端接入交流电源或直流电源，整流模块24的电源输出端输出第一电源。

图4示例性的示出了整流模块24为整流桥且其接入的电源为市电交流电源(包括火线N和零线L)，整流桥的火线接入端N通过一个保险丝电阻RF与火线N电连接。

在应用中，LED驱动电路包括无线通信模块时，LED驱动电路可以作为物联网设备与具备无线通信功能且无线通信方式与LED驱动电路相同的手机、平板电脑、遥控器、智能手环、与个人计算机客户端或(云)服务器连接的无线路由器等无线通信设备通信连接，从而可以通过这些无线通信设备无线控制LED模组的工作状态，还可以实现对LED模组的远程控制。

如图5所示，本实施例还提供一种LED装置，包括电容预充电电路10、LED驱动电路20和LED模组。

在应用中，LED模组可以包括一个或一个以上LED，当LED模组包括一个以上LED时，一个以上LED可以首尾依次串联电连接之后再与滤波电容并联电连接，一个以上LED还可以全部与滤波电容并联电连接，也可以采用串并混连的方式与滤波电容电连接，具体可以根据实际需要进行设置。

图5示例性的示出了LED模组30包括一个以上首尾依次串联电连接的LED的情况。

在应用中，LED装置可以是LED照明灯、LED交通信号灯、LED装饰灯、LED报警灯等灯具，也可以根据实际需要应用于其他类型的产品。

本实施例通过提供一种应用于LED驱动电路的电容预充电电路，在LED熄灭时，通过电容预充电电路为LED驱动电路的滤波电容预充电，可以有效缩短LED点亮时滤波电容的充电时间，加速点亮LED；在LED点亮时控制电容预充电电路停止为滤波电容预充电，可以有效避免干扰LED正常工作。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电容预充电电路，其特征在于，应用于LED驱动电路，所述LED驱动电路包括第一驱动电源模块、泄放电阻和滤波电容，所述电容预充电电路包括预充电模块和预充电控制模块；

所述第一驱动电源模块的电源输入端接入第一电源；所述第一驱动电源模块的电流输出端与所述泄放电阻的一端、所述滤波电容的正极和LED模组的电流输入端电连接；所述第一驱动电源模块的电流输出端与所述泄放电阻的另一端、所述滤波电容的负极、所述LED模组的电流输出端和所述预充电模块的输出端电连接；所述第一驱动电源模块的受控端和所述预充电控制模块的受控端与软开关通信连接，或者，所述第一驱动电压模块带有记忆功能，所述第一驱动电压模块的受控端和所述预充电控制模块的受控端与硬开关通信连接；

所述预充电模块的受控端与所述预充电控制模块的输出端电连接；所述预充电控制模块的电源端接入第二电源；

所述软开关或所述硬开关输出第一脉冲宽度调制信号时；所述第一驱动电源模块根据所述第一脉冲宽度调制信号驱动所述LED模组熄灭；所述预充电控制模块根据所述第一脉冲宽度调制信号控制所述预充电模块启动，为所述滤波电容预充电；

所述软开关或所述硬开关输出第二脉冲宽度调制信号时；所述第一驱动电源模块根据所述第二脉冲宽度调制信号驱动所述LED模组点亮；所述预充电控制模块根据所述第二脉冲宽度调制信号控制所述预充电模块关闭。

2.如权利要求1所述的电容预充电电路，其特征在于，其特征在于，所述预充电模块包括第一分压电阻和第一电子开关管；

所述第一分压电阻的一端为所述预充电模块的输出端，所述第一分压电阻的另一端与所述第一电子开关管的输出端电连接；

所述第一电子开关管的受控端为所述预充电模块的受控端，所述第一电子开关管的输入端接地；

所述预充电控制模块根据所述第一脉冲宽度调制信号控制所述第一电子开关管导通，通过所述第一电子开关管和所述第一分压电阻为所述滤波电容预充电；

所述预充电控制模块根据所述第二脉冲宽度调制信号控制所述第一电子开关管关断。

3.如权利要求1所述的电容预充电电路，其特征在于，其特征在于，所述预充电控制模块包括第二电子开关管、第二分压电阻、第三分压电阻和第四分压电阻；

所述第二电子开关管的输入端与所述第二分压电阻和所述第三分压电阻的一端电连接，所述第二分压电阻的另一端为所述预充电控制模块的输出端，所述第三分压电阻的另一端为所述预充电控制模块的电源端；

所述第二电子开关管的受控端与所述第四分压电阻的一端电连接，所述第四分压电阻的另一端为所述预充电控制模块的受控端；

所述第二电子开关管的输出端接地；

所述第二电子开关管通过所述第四分压电阻接入所述第一脉冲宽度调制信号时导通，并控制所述预充电模块启动，为所述滤波电容预充电；

所述第二电子开关管通过所述第四分压电阻接入所述第二脉冲宽度调制信号时关断，控制所述预充电模块关闭。

4.如权利要求1所述的电容预充电电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括第二驱动电源模块和无线通信模块；

所述第二驱动电源模块的电源输入端接入所述第一电源，所述第二驱动电源模块的电源输出端输出所述第二电源；

所述无线通信模块与所述软开关或所述硬开关通信连接，所述无线通信模块的输出端与所述第一驱动电源模块的受控端和所述预充电受控模块的受控端电连接。

5.如权利要求4所述的电容预充电电路，其特征在于，所述第二驱动电源模块为直流转直流驱动芯片。

6.如权利要求4所述的电容预充电电路，其特征在于，所述无线通信模块为WiFi模块、蓝牙模块或RF模块。

7.如权利要求1所述的电容预充电电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括整流模块；

所述整流模块的电源输入端接入交流电源或直流电源，所述整流模块的电源输出端输出所述第一电源。

8.如权利要求7所述的电容预充电电路，其特征在于，所述整流模块为整流桥或交流转直流驱动芯片。

9.一种LED驱动电路，其特征在于，包括：

如权利要求1～8任一项所述的电容预充电电路以及所述第一驱动电源模块、所述泄放电阻和所述滤波电容；

或者，如权利要求4或5所述的电容预充电电路以及所述第一驱动电源模块、所述泄放电阻、所述滤波电容、所述第二驱动电源模块和所述无线通信模块；

或者，如权利要求6或7所述的电容预充电电路以及所述第一驱动电源模块、所述泄放电阻、所述滤波电容、所述第二驱动电源模块、所述无线通信模块和所述整流模块。

10.一种LED装置，其特征在于，包括：

如权利要求9所述的LED驱动电路；以及

LED模组。

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